膠輪有軌電車區間疏散方式研究

■ 劉國政 林鴻全 李錦 林銳浩 黃裕鋒

1 研究背景

隨著經濟發展和城鎮化建設，我國城市人口快速增長，城市交通壓力日益增大。同時，我國機動車數量以15%的年均增長率快速增長，但道路年均增長率僅有2．5%，道路的增長遠遠滿足不了機動車數量的增長。由此帶來交通擁堵、環境污染等一系列問題，并日趨嚴峻，在該背景下，城市軌道交通成為解決城市交通擁堵最主要的途徑。

膠輪有軌電車是一種全封閉方式，以高架敷設為主，采用橡膠輪胎，利用電力驅動技術在專用線路上實現載客的小運量公共交通系統。膠輪有軌電車與其他軌道交通相比，建造周期短、建設成本低，承擔城市軌道交通接駁、補充的功能，彌補公交系統的不足、降低對小汽車的依賴，解決交通問題。

通過韓國大邱地鐵火災事故、莫斯科地鐵爆炸事故以及我國北京、上海等地發生的事故來看，城市軌道交通事故的發生不可能完全杜絕。而膠輪有軌電車全程高架鋪設，與一般地鐵或有軌電車相比有其特殊性，在區間疏散過程中高架走行線路復雜；并且，各大城市道路擁堵、空氣污染嚴重，都急于發展包括膠輪有軌電車在內的城市軌道交通系統，研究其區間乘客疏散問題越來越急迫。因此，對于膠輪有軌電車的區間疏散研究具有深刻意義和必要性。

2 城市軌道交通區間疏散事故類型及疏散方式

2.1 區間疏散事故類型

對近年來國內外城市軌道交通運營安全事故進行統計和分析，可將需要進行區間疏散的事故分為緊急情況和非緊急情況2種。

2.1.1 緊急情況

（1）嚴重車輛事故。因列車發生脫軌或相撞等危及乘客人身安全，需要消防破拆、大件吊運等外部力量來協助疏散的嚴重事故。

（2）火災、爆炸、毒氣泄漏、地震等事故。因火災、爆炸等危及乘客人身安全且不具備救援條件、無法維持進站后處理的事故。

2.1.2 非緊急情況

因供電中斷、車輛故障等原因導致列車無法繼續運營但不會危及乘客人身安全且不具備救援條件的事故。

城市軌道交通運營事故分布見圖1。由圖1可以看出，火災事故是威脅城市軌道交通運營安全的最主要因素，其發生事故量約占總事故量的65%；其次是列車脫軌、相撞事故，約占13%；爆炸、毒氣泄漏約占11%；供電中斷、車輛故障所占比例較小。緊急情況下的運營事故發生頻率明顯較高，且其破壞性強、疏散組織難度大，導致傷亡情況嚴重。因此在膠輪有軌電車的運營管理中，應重點關注緊急情況下的運營安全事故，提高膠輪有軌電車的乘客區間疏散效率和安全性，防止踩踏等二次傷害事件的發生，減少人員傷亡，減小事件對運營服務的影響。

圖1 城市軌道交通運營事故分布

2.2 區間疏散方式

膠輪有軌電車因其高架特點，在突發事件發生且列車發生故障無法自行行駛時，需采用一種或多種區間疏散方式疏散乘客，如引導疏散、縱向疏散、橫向疏散以及垂直疏散等，使乘客安全撤離[1]。

2.2.1 引導疏散

當列車在區間不能運行時，行車調度員在確定后方車站進路及后一區間空閑，且后續列車已經在后一區間車站扣車后，通過廣播指揮救援人員或引導乘客打開端門從故障列車轉移到逃生通道中，并引導乘客由逃生通道有序步行至就近車站。引導疏散示意見圖2。

2.2.2 縱向疏散

列車發生故障無法自行行駛時，可由救援列車從前（后）方接近故障列車，在距離故障列車一定距離時停穩。隨后救援人員在司機室之間搭建救援渡板，將乘客全部引導轉移至救援列車上，然后收回救援渡板，將兩車解鉤。救援列車運行至車站，疏散乘客。縱向疏散示意見圖3。

2.2.3 橫向疏散

當故障列車在區間無法運行時，可安排救援列車運行至故障列車的平行位置停車，救援人員將橫向救援渡板搭建于對應的兩列車客室門之間，將乘客從故障列車轉移到救援列車，撤下救援渡板，救援列車運行至車站，疏散乘客。橫向疏散示意見圖4。

圖2 引導疏散示意圖

2.2.4 垂直疏散

當列車發生故障無法繼續運行，且該列車存在爆炸、火災等可能的安全隱患時，可在故障列車下方搭建消防救援云梯，將故障列車上的人員全部疏散至地面。垂直疏散示意見圖5。

3 膠輪有軌電車疏散時間

膠輪有軌電車區間疏散時間一般包括2種：一是乘客等待救援時間，屬于間接耗時；二是乘客的直接疏散耗時。

膠輪有軌電車（2輛車編組）在前后車頭均配置了1個應急疏散門，并且每側有2個側門。

膠輪有軌電車站間距一般約為1 km，設定膠輪有軌電車發生故障時距兩端車站的距離L=500 m。

3.1 引導疏散時間

圖3 縱向疏散示意圖

圖4 橫向疏散示意圖

圖5 垂直疏散示意圖

引導疏散時，疏散時間由2部分構成：乘客從列車應急疏散門到疏散平臺的時間t1和乘客從疏散平臺上步行至車站的時間t2，則引導疏散時疏散時間為：

在乘客通過應急疏散門時會發生擁堵，通過出口流量為：

乘客通過應急疏散門到達疏散平臺的時間為:

式中：w0為逃生出口的有效寬度，m，參考膠輪有軌電車團體標準，應急疏散門的寬度為0．60 m，有效寬度取實際寬度的95%[2]，即w0=0．57 m；s0為人員密度，人/m2，參考膠輪有軌電車的團體標準，采用定員人數6人/m2；v0為人員平均疏散速度，m/s；W為乘客數量，人。

根據有關學者的研究[3]，緊急情況下，人員的平均疏散速度為：

將s0代入式（4），求得v0=0.281 m/s。

將w0、v0、s0代入式（2），得到出口流量f0=0.96 人/s。

按照2輛車編組進行計算，根據團體標準每節車廂70人，W=140人，故乘客通過疏散門的時間為：

根據美國NFPA 130—2014《固定導軌運輸和有軌客運系統標準》對乘客行動能力的相應規定，乘客的步行速度約為1 m/s[4]。因此乘客從疏散平臺步行至車站站臺所需時間為：

因此采用引導疏散的疏散方式總費時為：

3.2 縱向疏散時間

縱向疏散時，疏散時間由2部分構成：救援等待時間t1（從事故發生到救援車輛到達，并放置好渡板進行疏散）和直接疏散時間t2（包括乘客從事故車輛疏散到救援車輛的時間t3和救援車輛收起渡板解除制動出發的時間t4），則縱向疏散時間為：T= t1+ t2。

按照行業標準，一般情況下救援車輛到達現場的時間為6 min。因膠輪有軌電車多采用全自動運行系統和車站無人值守，理想狀況下救援車輛到達車站清客時應急搶險隊或巡邏的工作人員已在車站等候上車救援。救援車輛到達后采取制動，因事故車輛無工作人員，需要運營控制中心（OCC）工作人員通過廣播和可視化對講指導乘客打開車門放置渡板，打開車門放置渡板的時間約為3 min，則救援等待時間t1=9 min。

乘客通過疏散門到達救援車輛的時間t3可參考引導疏散中乘客通過疏散門到達疏散平臺的時間，所以t3=146 s。

救援車輛收起渡板解除制動出發時間t4約為2 min。

因此，縱向疏散時間T=t1+ t2=t1+t3+t4=540+146+120=806 s。

3.3 橫向疏散時間

故障列車在上（下）行無法運行時，等待下（上）行救援列車救援時間與縱向疏散時間大致相同。

乘客通過側門及救援渡板從故障列車疏散至救援列車，救援渡板的寬度為0．80 m，逃生通道的有效寬度為0．76 m，求得通過救援渡板的時間為55 s。

因此，橫向疏散總費時為：

3.4 垂直疏散時間

參考目前社會消防救援云梯的配置原則，出動云梯車趕到事故現場一般需要10 min，到達現場后55 s可完成升梯準備，基本保持在1．5 m/s的速度進行升降作業，單次可載6人。

假設上下云梯需5 s完成，云梯車升降過程中作勻速運動，則利用云梯救援的疏散時間為：

式中：Q為疏散的總乘客數，參考膠輪有軌電車團體標準，按2輛車編組的列車定員人數進行取值，Q=140人；q為單次疏散乘客數；H為升降高度，參考某地的膠輪有軌電車可行性研究報告，橋下凈空高度不低于5 m，加上車底到軌道的高度，H取5．5 m；v為云梯車平均升降速度。

將數據代入式（5），得：

因此，云梯垂直疏散總費時為：600+55+288=943 s。

3.5 小結

不同疏散方式耗時對比見表1。由表1可知：引導疏散總耗時最少，為10 min左右，達到疏散要求；除引導疏散無等待救援時間外，其余3種疏散方式等待救援時間均超過9 min，乘客在車內易造成恐慌等情緒；垂直疏散方式用時最長，疏散效率較低。

不同疏散方式經濟性及安全分析見表2，通過表2的分析對比可知：縱向、橫向、垂直等疏散方式會產生一定經濟成本，實施難度普遍較高，不易開展，安全性低，對運營影響較大，受影響因素較多，易造成事故，在膠輪有軌電車區間疏散時不推薦采用這幾種疏散方式；引導疏散方式無救援等待時間，疏散效率高，對運營影響較小，膠輪有軌電車站間距較小，易指導乘客疏散，無特殊情況下建議采用引導疏散的救援方式。

表1 不同疏散方式耗時對比 s

4 區間疏散方式的選擇原則與要求

4.1 總體原則[5-6]

（1）在保證安全的情況下，盡可能地將列車行駛至前方站臺或退回至發車站，盡量避免區間疏散。

（2）救援列車嚴禁載客救援。

（3）當列車被迫停在區間等待救援時，OCC應利用車內廣播或可視化對講機安撫乘客。

（4）各部門必須協同監護進行疏散救援。

（5）在列車需要區間疏散時，需根據現場情況，全面考慮各種區間疏散方案的利弊得失，選擇安全、有效的救援方案。

4.2 啟動條件

（1）列車在區間發生火災、爆炸等危及乘客及駕駛員生命安全的緊急情況，且列車無法自行行駛。

（2）列車在區間發生車輛、軌道等設備故障，預計在30 min內無法運行至車站。

（3）危及乘客生命安全，引起乘客恐慌并有乘客自行解鎖車門步行至軌道區域，場面無法控制。

（4）其他特殊情況，在不危及乘客生命安全時經OCC同意后可組織乘客疏散。

4.3 方式選擇

（1）當列車出現故障等原因停在區間無法繼續運行時，應優先考慮引導疏散方式將乘客疏散至臨近站臺。

（2）當車輛發生非緊急故障，且疏散平臺有損壞不可用，或軌道梁出現異常等故障情況，可以動用社會救援力量進行垂直疏散。

（3）當車輛發生非緊急故障，且處于站間距較大的區間，乘客步行至車站距離過遠，使疏散時間過長導致運營中斷無法恢復，或垂直疏散方式難以實施時，可考慮縱向疏散和橫向疏散。

5 提高疏散效率的措施

5.1 加強乘客安全宣傳教育

乘客在列車上的應急逃生技能及應急設備操作是城市軌道交通運營企業提升應急處置能力的重點工作之一。膠輪有軌電車采用全自動駕駛模式時，由于車上沒有司乘人員，當發生緊急情況時更依賴于乘客自身的應急逃生能力。因此，需向乘客進行應急逃生技能和規范操作應急設備的宣傳教育。

表2 不同疏散方式經濟性及安全分析

5.2 充分利用應急廣播

在遇突發事件時，特別是伴隨有閃電、爆炸聲、刺激性氣味等出現時，容易引發乘客恐慌。此時應急廣播安撫是處置中最為重要、緊急的內容。一旦發生緊急情況（如危及乘客人身安全或引發乘客恐慌），OCC必須第一時間通過應急廣播做好乘客安撫工作，及時滿足乘客知情需求，穩定乘客情緒。

5.3 建立應急組織體系

建立包括運營總部級和運營公司級2級的應急組織體系。根據事故的類別和級別，建立運營總部級應急組織體系；根據事故的可控性、嚴重程度和影響范圍，由高到低劃分級別，設定相應等級的應急預案。

5.4 加強設備設施配置

（1）車上應配備緊急疏散設備的使用標識，指引乘客正確使用，在疏散通道配備指引乘客安全步行至車站的標識。

（2）根據疏散時間計算分析，應急疏散門的寬度由600 mm改為800 mm時，疏散時間可以縮短37 s，條件允許情況下，建議膠輪有軌電車的應急疏散門寬度改為800 mm。

（3）根據文獻[7]的研究，應急疏散門采用坡道疏散時比采用梯子疏散的效率更高。此外坡道同時可以作為縱向疏散時的救援渡板。建議可將膠輪有軌電車的應急疏散門設置為門+坡道形式。

（4）在區間配置2～3個逃生樓梯，可供乘客緊急情況下使用，縮短逃生時間。由于膠輪有軌電車的軌道梁高度約為5．5 m，可以參考機場移動登機梯，在運營線路上配備移動式應急疏散梯，提高垂直疏散效率。

5.5 建立信息共享平臺

膠輪有軌電車運營公司可在政府的協調指揮下建立信息共享平臺，與政府機構、社會團體等構建社會整體聯動系統。當發生突發事件時，可以立即將列車的位置、事件情況、現場監控視頻等信息共享到交通、公安、消防、醫療、供電等相關部門，融合運營公司自身力量和各級社會力量實施高效救援，減輕突發事件造成的傷害[8]。

6 結束語

膠輪有軌電車主要疏散方式有引導疏散、縱向疏散、橫向疏散和垂直疏散，分析計算各種區間疏散方式的疏散時間，結合安全性和經濟性進行綜合分析，可知引導疏散方式比其他疏散方式安全性和效率更高，無特殊情況時推薦使用引導疏散方式進行區間乘客疏散，并提出從加強對乘客的安全宣傳、建立應急組織體系和信息共享平臺、增設和改進設備設施等方面提高疏散安全性和效率。